玉米花生间作对玉米光合特性及产量形成的影响

为了进一步揭示玉米花生间作体系中玉米间作产量优势的光合机理,于2010—2011年在河南科技大学试验农场研究了间作玉米功能叶的光-光响应曲线和光-CO2响应曲线特点、荧光参数、叶绿素含量与构成、干物质积累及灌浆速率。结果表明:间作提高了玉米功能叶片的叶绿素含量,改变了叶绿素构成,显著提高了净光合速率,延缓衰老;间作提高了玉米光补偿点、光饱和点、光饱和时的最大净光合速率、表观量子效率和羧化效率,显著降低了CO2补偿点;PSⅡ的实际光化学效率、PSⅡ的最大光化学效率和光化学猝灭系数变化不明显。间作明显提高玉米生育后期单株干物质,主要在于促进了籽粒的生长,显著提高玉米产量,偏土地当量(PLER-M)高于其所占面积比例的106.6%—120.3%,表现出明显的间作产量优势。这说明间作玉米产量间作优势主要来源于其生育后期净光合速率的提高,促进光合物质向籽粒的分配,净光合速率的提高是通过羧化效率和表观量子效率的提高,增强CO2的固定能力实现的,而非是光能传递、转化效率的提高。     

玉米花生间作和磷肥对间作花生光合特性及产量的影响

揭示玉米(Zea mays)和花生(Arachis hypogaea)间作提高花生对弱光利用能力的光合特点及磷(P)肥效应, 对阐明间作花生适应弱光的光合机理和提高间作花生的产量具有重要意义。该试验于2011-2012年在河南科技大学试验农场分析了间作花生功能叶的叶绿素含量与构成、光响应曲线和CO₂响应曲线特点和荧光参数。结果表明: 与单作花生相比, 施P与不施P条件下玉米和花生间作显著(p < 0.01)提高了花生功能叶的叶绿素b含量, 降低了叶绿素a/b, 显著提高了光系统II最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)、光化学猝灭系数(q_P)、表观量子效率(AQY)和弱光时的光合速率, 显著降低了气孔导度、二磷酸核酮糖羧化酶羧化速率(V_cmax)、电子传递速率(J_max)和磷酸丙糖利用速率(TPU); 与不施P相比, 施P有利于提高间作花生功能叶的叶绿素含量, 显著提高了Φ_PSII、q_P、V_cmax、J_max和TPU, 说明间作花生通过提高功能叶的叶绿素b含量, 改变叶绿素构成, 提高了光系统II的F_v/F_m、Φ_PSII和q_P, 增强了对光能的捕获和转化能力, 提高了对弱光的利用能力, 而并非提高了对CO₂的羧化固定能力; 施P有利于提高间作花生对弱光的利用能力和产量, 土地当量比提高了6.2%-9.3%。     

玉米、花生及其间作茬口与施磷对冬小麦光合特性及产量的影响机制

该试验在玉米单作茬口、玉米-花生间作茬口(间作茬口)、花生单作茬口共3种茬口,以及0 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_0)和180 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_1) 2个磷水平下,研究了间作茬口与施磷对冬小麦分蘖、叶面积指数(LAI)、干物质积累、光合特性及产量的影响机制,为玉米花生间作与小麦-玉米复种轮作提供理论依据。结果表明:(1)间作茬口较玉米茬口显著提高了冬小麦有效分蘖数、LAI、净光合速率和干物质积累量,并提高了冬小麦旗叶的SPAD值、CO_2饱和点、光饱和点及最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大RUBP再生的电子传递速率(J_(max))和最大磷酸丙糖利用速率(V_(TPU)),且CE、V_(cmax)、V_(TPU)的增幅均达到显著水平(P0.05),有效改善了冬小麦产量构成,显著提高籽粒产量(P0.05)。(2)间作茬口较花生茬口提高了冬小麦乳熟期的P_(nmax)、AQY、CE,增加了穗粒数和粒重,提高了产量。(3)与不施磷相比,施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)显著促进间作茬口冬小麦生长,显著提高冬小麦旗叶的SPAD值、P_(nmax)、AQY、CE、V_(cmax)、J_(max)、V_(TPU)和籽粒产量(P0.05)。研究发现,间作茬口较玉米茬口能有效增强冬小麦旗叶表观量子效率和CO_2羧化能力,显著提高小麦花后光合能力,促进冬小麦生长,从而增加穗粒数、粒重和籽粒产量,且间作茬口结合施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)效果更好。     

烯效唑浸种对玉米苗期某些光合特性的影响

经烯效唑浸种后的玉米苗期叶片变厚,比叶重增加,叶片叶绿素含量和叶绿素a/b比值增加,PEP羧化酶活性增强,净光合速率提高;以40mg·kg-1烯效唑浸种的效果最好.     

麦茬处理方式对夏玉米光合特性的影响

采用两年三点的大田试验,研究了麦茬处理方式（平茬、立茬、除茬）对机播夏玉米光合特性及其产量的影响。结果表明,不同麦茬处理方式的夏玉米光合参数存在明显差异。夏玉米Pn、Gs表现为吐丝期最大,处理间表现为平茬〉立茬〉除茬;Tr在处理间表现为除茬〉立茬〉平茬,叶片水平上的WUE表现为为平茬〉立茬〉除茬;不同麦茬处理夏玉米的产量差异显著。     

不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响

在渭北旱塬合阳试验基地进行了4年的旱地有机培肥试验, 研究不同有机肥施用量对旱地玉米光合特性和产量的影响.结果表明： 与单施化肥相比,施有机肥处理的玉米各生育时期的叶片光合速率和气孔导度显著增大,胞间CO2浓度显著减小;随着有机肥施用量的增加,玉米叶片各生育时期的叶片光合速率和气孔导度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐减小.玉米各生育时期的光合作用主要受非气孔因素限制,施用有机肥显著降低了非气孔因素对光合的限制.连续4年施用有机肥,改善了土壤养分状况,使养分不再是玉米光合速率和产量的主要限制因子.     

施氮时期对高产夏玉米光合特性的影响

选用登海661(DH661)和郑单958(ZD958)为试验材料,研究了高产条件下施氮时期对高产夏玉米光合特性、产量和氮素利用率的影响.结果表明,分次施氮尤其是增加花后施氮较拔节期一次性施氮可提高产量9.3％-18.2％,氮肥偏生产力提高10.9％-17.5％.拔节期、大喇叭口期、花后10d按2∶4∶4施氮,DH661产量可达14188.9 kg/hm2;基肥、拔节期、大口期、花后10d按1∶2∶5∶2施氮,ZD958产量可达14529.6 kg/hm2.分次施氮较一次性施氮可延长灌浆期LAI高值持续期.花后施氮20％-40％较一次性施氮穗位叶Pn、φPSⅡ、NPQ和ETR分别提高了10.8％-24.1％,16.6％-25.1％、29.2％-45.3％和14.4％-25.8％,并保持了灌浆期RuBPCase和PEPCase较高活性,延缓了叶片衰老,提高了光能利用率.DH661较ZD958在相同的施氮方式下花后具有更高的光合性能.分次施氮及花后施氮可显著改善两个高产夏玉米品种光合特性,提高氮素利用率,提高产量.     

黄土塬区玉米大豆不同间作方式对产量和经济收益的影响及其机制

利用不同玉米品种(郑单958和豫玉22)和大豆品种(中黄24和中黄13)在单作和两种(2∶2和2∶4)间作方式下,研究品种、间作方式对间作系统产量和经济效益的影响,探讨其潜在的作用过程和机制,以期为旱区农业高产高效服务。实验结果表明:(1)两种间作方式的土地当量比(LER),相对拥挤系数(K)都高于单作,表明玉米、大豆在两种间作方式下较单作具有显著的间作优势,玉米间作相比单作增产显著。K、实际产量损失(AYL)、侵占力(A)和竞争比率(CR)的变化规律均表明在间作栽培条件下,玉米相对于大豆为竞争优势物种;郑单958相对于豫玉22,中黄24相对于中黄13均占有一定竞争优势。郑单958与中黄24以2∶4比例间作的间作优势(IA)及货币优势指数(MAI)值最高。(2)相比单作,间作种植模式下玉米的水分利用效率明显增加,而且玉米∶大豆以2∶4间作的水分利用效率显著高于2∶2。郑单958与中黄24在2∶4间作方式下的产量和经济效益都最高,适合在当地应用和推广。     

垄作栽培对高产田夏玉米光合特性及产量的影响

试验于2006-2007年在河南省浚县农业科学研究所试验田进行,以传统平作为对照,研究了垄作栽培对夏玉米光合特性和产量的影响.结果表明,垄作提高了夏玉米光合速率Pn、叶片蒸腾速率Tr和气孔导度Gs,且其日变化均呈单峰曲线,12:00达到最大值,而细胞间隙二氧化碳浓度Gi有所降低,其日变化与Pn相反,呈倒抛物线型.垄作栽培夏玉米的最大光化学效率Fv/Fm和实际光化学效率φPSⅡ均有所增加.与平作相比,垄作后期叶面积衰减较慢,籽粒蜡熟期和成熟期垄作比平作叶面积指数分别高6.4％和3.7％,减少了漏光损失,垄作栽培延长了叶片功能期,促进光合产物的积累及向籽粒的转移,有利于后期玉米籽粒充实,千粒重显著高于平作,产量提高9.6％.     

间作对氮调控玉米光合速率和光合氮利用效率的影响

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应, 对阐释间作产量优势的氮调控效应, 指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0, 0 kg·hm ^-2; N1, 125 kg·hm ^-2; N2, 250 kg·hm ^-2; N3, 375 kg·hm ^-2), 分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明: 与单作相比, 间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量; 各施氮水平(除N3)下, 间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现, 间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低, 降幅以I-P最大; 施氮量低于250 kg·hm ^-2时, 相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(P_n)均以I-P最高, I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm ^-2时, 间作I-P的玉米叶片P_n和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。     

长江中下游地区暴雨特征及洪涝淹没风险分析

利用1961—2012年长江中下游区域73个气象站日降水量数据,分析了长江中下游暴雨强度和最大连续降水的特征、空间分布和年际变化趋势,获取了不同暴雨重现期的暴雨强度。在此基础上,利用改进的Wet Spa Extension模型,模拟了长江中下游不同潜在暴雨发生频率和连续强降水情景下的长江干流和出口断面的产汇流和洪水演进过程,分析了不同暴雨重现期的暴雨强度和连续性强降水对长江中下游干支流、湖泊、沼泽地和农田的洪涝潜在淹没范围、深度空间分布。结果表明:沿长江的湖北、安徽、江西和江苏是长江中下游地区暴雨多发区;近50多年来,暴雨日数和最大日暴雨量表现为不显著性增加趋势;研究区"百年一遇"、"五十年一遇"和"十年一遇"等暴雨重现期的暴雨强度分别为220、190和120 mm·d~(-1);最大连续强降雨量超过400 mm;"百年一遇"暴雨形成的洪涝对研究区低洼区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达4.3×10~4km~2,其中农田淹没面积占83.7%;"五十年一遇"的暴雨形成的洪涝对研究区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达2.6×10~4km~2,其中农田的淹没面积占74.1%;"十年一遇"暴雨形成的洪涝对研究区淹没深度1.0±0.5 m的面积可达1.6×10~4km~2,其中,农田淹没面积占65.1%;大于400 mm连续性强降水形成的洪涝对研究区农田、湿地等低洼区平均淹没深度1.0±0.5 m的区域面积可达到6.7×10~4km~2,其中,农田的受淹面积占88.1%。暴雨洪涝淹没空间分布结果有助于长江中下游地区不同暴雨强度下暴雨洪涝的防控、风险分析和灾后评估。     

玉米/花生间作对土壤微生物和土壤养分状况的影响

通过大田试验,研究了玉米/花生间作对玉米和花生根区土壤微生物和土壤养分状况的影响.结果表明：与单作相比,间作能显著提高玉米和花生根区的土壤细菌数量;间作花生根区土壤真菌和放线菌数量与单作无显著差异;间作玉米根区土壤真菌和放线菌数量比单作明显提高;间作作物根区微生物群落功能多样性和代谢活性比单作有所改善.玉米/花生间作不同程度提高了整个间作系统根区的土壤碱解氮、速效磷、有机质含量及EC值,其中,间作玉米根区土壤养分的增加更为明显,说明玉米/花生间作可以较明显地改善两种作物根区的微生物和养分状况,土壤微生态环境的改善又会促进作物地上部的生长.     

玉米间作和施氮对土壤微生物代谢功能多样性的影响

微生物功能多样性是土壤健康的重要指标,在多种生物地球化学过程中发挥关键作用.本研究基于多年田间小区定位试验,设置间作和单作2种种植模式和4个施氮水平(N0,0 kg·hm-2;N125,125 kg·hm-2;N250,250 kg·hm-2;N375,375 kg·hm-2),采用 Biolog-Eco微平板法,分析...     

控墒补灌对新疆春玉米产量和穗叶光合特性的影响

为探讨北疆绿洲区滴灌春玉米的高产栽培水分管理模式,以‘郑单958’(ZD958)和‘垦玉2号’(KY02)为试验材料,研究了控墒补灌对滴灌春玉米大喇叭口期(V12)至蜡熟期(R5)叶片SPAD值以及灌浆期(R3)穗叶色素、光合和荧光等参数的影响.结果表明: 土壤墒度过低或过高均会显著(P<0.05)降低V12-R3期叶片SPAD值,R5期宜保持在田间持水量的65%以上.灌浆期土壤墒度<75%时玉米叶绿素a、b及叶绿素总含量、类胡萝卜素、叶绿素a/b显著下降,但土壤墒度>85%时差异并不显著;土壤墒度<75%时玉米净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)及气孔导度(g_s)显著下降,胞间CO₂浓度(C_i)显著上升,但土壤墒度>85%时并未观察到g_s的降低.土壤墒度过高或过低均可显著降低最大光化学效率(F_v/F_m)、潜在活性(F_v/F_o)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭(q_P)和光合电子传递速率(rETR)等荧光参数,热耗散量子比率(F_o/F_m)、非光化学淬灭(NPQ)显著升高;通径分析发现,P_n降低主要由F_v/F_o和rETR的下降导致,最终表现为产量的降低.这表明各生育时期土壤墒度保持在V6>60%、V12 >70%、R1 >75%、R3 >80%、R5 >65%是本地区滴灌春玉米获得高产的最佳水分管理模式.     

低温胁迫下丛枝菌根真菌对玉米光合特性的影响

利用盆栽试验,在15 ℃和5 ℃低温胁迫下研究了丛枝菌根（AM）真菌对玉米生长、叶绿素含量、叶绿素荧光和光合作用的影响.结果表明：低温胁迫抑制了AM真菌的侵染;接种AM真菌的玉米地上部和地下部干物质量、相对叶绿素含量高于不接种植株.与非菌根玉米相比,菌根玉米具有较高的最大荧光（F_m）、可变荧光（F_v）、最大光化学效率（F_v/F_m）和潜在光化学效率（F_v/F_o）及较低的初始荧光（F_o）,并且在5 ℃处理中差异显著.接种AM真菌使玉米叶片的净光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）显著增强;低温胁迫下,菌根植株的气孔导度（G_s）显著高于非菌根植株;而胞间CO₂浓度（C_i）显著低于非菌根植株.表明AM真菌可通过提高叶绿素含量及改善叶片叶绿素荧光和光合作用来减轻低温胁迫对玉米植株造成的伤害,提高玉米耐受低温的能力,进而提高玉米的生物量,促进玉米生长.     

玉米-大豆间作和施氮对玉米产量及农艺性状的影响

为研究玉米-大豆间作模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状及生长动态的影响,进行2个种植模式(玉米单作和玉米-大豆间作)和2个施氮水平(0 kg/hm2,150 kg/hm2)的双因素随机区组试验,以期揭示施氮和间作对玉米产量的影响规律,为提高玉米-大豆间作系统产量提供一定的理论依据。研究结果表明:(1)与不施氮相比,施氮显著增加了春秋两季间作玉米产量,分别达到23.81%和40.99%。施氮处理下的间作玉米地上部生物量较不施氮提高了29.91%,单作模式下显著提高了40.34%,两者差异均达到显著水平。(2)与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下春玉米单作和间作模式百粒重分别提高了18.92%和19.23%,秋玉米单作和间作模式百粒重分别提高了31.03%和32.75%,差异均达到显著水平。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作和间作模式均显著提高秋玉米穗长。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作秋玉米的穗粗提高了18.67%,差异显著。(3)施氮和间作均能促进玉米干物质累积、提高株高和叶绿素(SPAD值),且表现为施氮效果高于间作效果。总体来看,种植模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状和生长动态均有一定影响,且施氮效果优于间作效果。由于土壤具有一定的供氮能力,而间作豆科能为玉米供给一定量的氮素,故对于春玉米而言,施氮效果仅在百粒重中表现,随着土壤原有氮素被玉米吸收利用减少后,供氮能力下降,在秋玉米中施氮效果显著提高。     

遮光对不同基因型玉米光合特性的影响

采用盆栽试验,研究了遮光对4个基因型玉米光合特性的影响.结果表明:4个基因型玉米叶片的光饱和点、净光合速率(Pn)、电子传递速率(ETR)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ)均受光强的影响.遮光降低了玉米的光饱和点,苗期遮光处理豫玉2号和丹玉13分别在光量子通量密度(PFD)为1400μmol·m-2·s-1和1100μmol·m-2·s-1时达到饱和.遮光还降低了玉米的Pn、ETR、Fv/Fm和ΦPSⅡ,但不同基因型玉米表现不同,豫玉2号和掖单22的下降幅度较小,而丹玉13和掖单6号的下降幅度较大.